夏林云，秦建軍，王堅(jiān)，嚴(yán)剛林

東南大學(xué)附屬江陰醫(yī)院（江陰市人民醫(yī)院） a.放療科；b.器械科，江蘇 無(wú)錫 214400

引言

放射治療是治療惡性腫瘤的三大手段之一。根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，70%的惡性腫瘤患者需要放射治療[1-2]。醫(yī)用電子直線加速器是現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)腫瘤遠(yuǎn)距離精確放射治療的主流大型醫(yī)用設(shè)備，擔(dān)負(fù)起了90%的放射治療任務(wù)。直線加速器包含了加速系統(tǒng)、束流傳輸系統(tǒng)、微波系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、劑量檢測(cè)系統(tǒng)、高壓脈沖調(diào)制系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等[3-4]。我院放療科2010年引進(jìn)了一臺(tái)醫(yī)科達(dá)Synergy電子直線加速器。在十多年的運(yùn)行過(guò)程中，此加速器各部分也出現(xiàn)了種類繁多的故障，本文將介紹此加速器高壓脈沖調(diào)制系統(tǒng)和Gantry旋轉(zhuǎn)角度顯示單元的故障表現(xiàn)和修復(fù)過(guò)程，總結(jié)對(duì)于不同故障表現(xiàn)需采用的不同分析方法，供同行在工作中借鑒，避免在故障修復(fù)過(guò)程中走彎路。

1 高壓脈沖調(diào)制器隔離板故障

1.1 故障現(xiàn)象

在治療過(guò)程中，加速器突然停止出束。報(bào)故障代碼：① Thy.Grid；② Diode O/L；③ HT Bellow。

1.2 分析與維修

查故障代碼：① Thy.Grid提示為閘流管柵極電源故障[5-6]；② Diode O/L提示反峰過(guò)壓故障，常見為磁控管嚴(yán)重打火[7]；③ HT Bellow提示高壓脈沖變壓器超溫故障[8]。一般按常規(guī)方法逐個(gè)排查三個(gè)代碼提示區(qū)域，但是此次三個(gè)故障代碼同時(shí)出現(xiàn)，不能按固定思維去逐個(gè)排查，需要重點(diǎn)排查三電路故障概率較高的共用部分。查閱圖紙發(fā)現(xiàn)，在MODULATOR ASSY部分，此三個(gè)信號(hào)都是由MODULATOR ISOLATION UNIT PCB輸出。此模塊的功能（圖1）是把THYRATRON G1 MON、REVERSE DIODE O/L、MODULATOR OVERTEMP等5路連鎖電信號(hào)（輸入）轉(zhuǎn)換為光信號(hào)（輸出）。

圖1 MODULATOR ASSY

此模塊電路工作原理：主電源220 V輸入（引腳P9、P10），作為降壓變壓器（T1）的初級(jí)電壓，次級(jí)輸出兩路15 V，分別經(jīng)過(guò)二極管全波整流，入三端穩(wěn)壓器REG2（LM7815）、REG1（LM7915）后，輸出+15、-15 V電壓。+15 V電壓供給MODULATOR OVERTEMP等小單元電路。以MODULATOR OVERTEMP單元電路為例（圖2）：如果連鎖信號(hào)MODULATOR OVERTEMP無(wú)發(fā)出，P1、P2兩端短接。+15 V通過(guò)電阻R15、發(fā)光二極管OPTO2以及端點(diǎn)P1、P2后形成回路，OPTO2發(fā)出光信號(hào)。如果連鎖信號(hào)發(fā)出，相應(yīng)光信號(hào)無(wú)輸出，控制臺(tái)報(bào)故障代碼（HT Bellow）。

圖2 MODULATOR OVERTEMP

采用電壓逆向檢查法，首先檢查報(bào)錯(cuò)的三路光信號(hào)是否正常輸出，拔出報(bào)錯(cuò)代碼所對(duì)的三路光纖，檢查發(fā)現(xiàn)均無(wú)光線傳出。接著檢查輸入電源及串聯(lián)在電源L端的保險(xiǎn)絲FS34B，用萬(wàn)用表測(cè)得輸入電壓220 V正常，保險(xiǎn)絲通路，狀態(tài)均正常[9]。由此判斷故障處于MODULATOR ISOLATION UNIT PCB電路單元。此電路單元分為兩部分：① 5路電光信號(hào)轉(zhuǎn)換；② 220 V轉(zhuǎn)±15 V降壓穩(wěn)壓電路。由于三路同時(shí)報(bào)錯(cuò)，重點(diǎn)排查公用的電源部分。打開MODULATOR ASSY外殼，目測(cè)高壓電纜、反峰組件上的二極管及電阻、電解電容等元件外觀狀態(tài)均正常。參照電路圖，準(zhǔn)備帶電測(cè)量電路板上各節(jié)點(diǎn)的電壓值。接通220 V輸入電源，首先用萬(wàn)用表電壓檔量P9、P10兩端，量得電壓220 V，正常。然后查輸出電壓，從最末端查起，如圖3所示，+15 V輸出端與三端穩(wěn)壓器REG2的輸出端（V0）共點(diǎn)，用萬(wàn)用表量此點(diǎn)電壓值為7.3 V。對(duì)照此部分電路圖（圖3），REG2是型號(hào)為L(zhǎng)M7815的三端穩(wěn)壓器，它的作用是穩(wěn)定輸出+15 V電壓，量得的7.3 V不正常。繼續(xù)逆向逐點(diǎn)測(cè)量REG2的輸入端（V1）與變壓器T1輸出端的共同節(jié)點(diǎn)，電壓為9.8 V，而正常值應(yīng)在18 V左右。由此判斷降壓變壓器次級(jí)線圈由于工作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，匝間出現(xiàn)短路，由此造成輸出端電壓不正常，故障原因已找到。更換整個(gè)MODULATOR ISOLATION UNIT PCB單元電路。接上電源，確認(rèn)無(wú)誤后通電，OPTO（2～6）均能正常發(fā)光，亮度正常。按圖紙依次連接各光纖至OPTO（1～6），控制臺(tái)三個(gè)報(bào)錯(cuò)信息均無(wú)，故障排除。

圖3 MODULATOR POWER

2 GANTRY旋轉(zhuǎn)故障

2.1 故障現(xiàn)象

加速器在運(yùn)行過(guò)程中，出束停止。報(bào)故障代碼GANTRY-70。

2.2 分析與維修

查故障代碼GANTRY-70，提示有一個(gè)Gantry的位置讀取錯(cuò)誤，需要調(diào)整電位器。Gantry運(yùn)行信息包含控制、速度、旋轉(zhuǎn)角度和機(jī)架傾角。所有信息的顯示與監(jiān)測(cè)主要依賴于安裝在機(jī)架導(dǎo)向軌下的三個(gè)電位器。一個(gè)藍(lán)色的Wiper精密電位器，兩個(gè)黑色的分別是coarse電位器和check電位器。coarse電位器和Wiper電位器由同一條固定在機(jī)架導(dǎo)向軌上的度數(shù)齒條帶動(dòng)，而check電位器由同一導(dǎo)向軌上另一邊的齒條帶動(dòng)。三個(gè)電位器輸出信號(hào)完全獨(dú)立傳輸。coarse電位器兩端輸入10 V。Wiper電位器兩端輸入10 V，抽頭輸出電壓有兩路，分別是Wiper A和Wiper B。點(diǎn)位A和點(diǎn)位B相差180°，所以兩端輸出電壓差為5 V。Gantry旋轉(zhuǎn)一周，Wiper電位器滑動(dòng)弧刷旋轉(zhuǎn)18圈。經(jīng)過(guò)計(jì)算10/18=0.55 V；0.55/2=0.27 V。所以Wiper A和Wiper B旋轉(zhuǎn)一圈，coarse電位器電壓變化值為0.27 V。AI12分辨率是4096 bits/10 V，所以AI12的分辨率是18/4096=0.00044圈/bit。

LCS軟件可以啟動(dòng)和停止相關(guān)運(yùn)動(dòng)，還能實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整運(yùn)動(dòng)的速度和方向。LCS控制單元讀取Wiper電位器、coarse電位器和check電位器的輸出信號(hào)，通過(guò)運(yùn)算轉(zhuǎn)換成Gantry的角度信息（Gantry 0°時(shí)，coarse輸出電壓為5 V）。coarse電位器和check電位器的輸出電壓差需≤0.2 V[10]，否則就會(huì)引起一個(gè)錯(cuò)誤信號(hào)的報(bào)出。

把Gantry轉(zhuǎn)至顯示值為0°的位置，測(cè)得coarse輸出電壓為5 V。用電子水平儀測(cè)得Gantry實(shí)際角度為0.4°。進(jìn)而用萬(wàn)用表測(cè)得coarse電位器中心抽頭端對(duì)地電壓為5.2 V，check電位器中心抽頭端對(duì)地電壓為4.6 V，兩端電壓差為0.6 V，已超過(guò)0.2 V，所以報(bào)出故障代碼。按照以往維修經(jīng)驗(yàn)，此故障是由于Gantry運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，兩電位器運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生偏差所致，只需進(jìn)行電位器學(xué)習(xí)校準(zhǔn)，故障即可排除[11-12]。根據(jù)維修手冊(cè)進(jìn)行電位器學(xué)習(xí)校準(zhǔn)，再次用萬(wàn)用表測(cè)量coarse電位器中心抽頭端對(duì)地電壓為5.0 V，check電位器中心抽頭端對(duì)地電壓為4.9 V，兩端電壓差為0.1 V，未超過(guò)0.2 V。檢測(cè)Gantry實(shí)際角度與顯示一致，報(bào)錯(cuò)代碼消失，機(jī)器恢復(fù)正常。運(yùn)行大約2 h后，相同故障再次出現(xiàn)。此時(shí)再次測(cè)得兩電位器中心抽頭端電壓差為0.5 V。分析認(rèn)為，經(jīng)過(guò)上次的電位器學(xué)習(xí)及結(jié)果顯示，已能排除相關(guān)電位器及后級(jí)同步比較電路故障，故障原因另在別處。結(jié)合維修手冊(cè)，現(xiàn)場(chǎng)查看電位器安裝位置及傳動(dòng)路徑，帶動(dòng)電位器旋轉(zhuǎn)的是Gantry導(dǎo)向軌上的度數(shù)齒條。仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)，Gantry導(dǎo)向軌上的兩度數(shù)齒條缺齒嚴(yán)重且分布不均。由于缺齒，度數(shù)齒條在帶動(dòng)coarse電位器和check電位器上齒輪時(shí)，造成兩電位器齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)不同步，使得兩電位器中心抽頭端對(duì)地電壓不一致，兩端電壓差超出閾值范圍，使得Gantry顯示角度和實(shí)際角度出現(xiàn)較大差異，至此找到了真正的故障原因。通過(guò)更換兩條齒帶，三個(gè)電位器同時(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)校準(zhǔn)，經(jīng)過(guò)檢測(cè)Gantry實(shí)際角度和示值相符，故障排除，加速器恢復(fù)正常。

3 故障小結(jié)

3.1 高壓脈沖調(diào)制器隔離板故障

此故障的特點(diǎn)在于三個(gè)故障代碼同時(shí)出現(xiàn)，有別于單個(gè)故障代碼出現(xiàn)的處理方法。如果按照以往經(jīng)驗(yàn)，會(huì)拘泥于老的故障排除方案而陷入誤區(qū)。所以維修時(shí)要綜合判斷故障特點(diǎn)，仔細(xì)分析手冊(cè)圖紙，才能夠快速找到突破方向，排除故障。

3.2 Gantry旋轉(zhuǎn)同步故障

故障原因?yàn)镚antry導(dǎo)向軌上的度數(shù)齒條缺齒，這提示在按計(jì)劃給加速器保養(yǎng)的時(shí)候，要關(guān)注齒條的完整性；如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題提前做好更換，可減少停機(jī)時(shí)間。

Gantry旋轉(zhuǎn)同步檢測(cè)電路（“三采樣”電路）大量應(yīng)用在醫(yī)科達(dá)系列直線加速器的機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)（如鎢門、治療床、準(zhǔn)直器角度）[13-14]的位置檢測(cè)上。此電路特點(diǎn)是LCS所采集的位置轉(zhuǎn)換信號(hào)（分別有coarse電位器輸出電壓信號(hào)、Wiper電位器輸出電壓信號(hào)和check電位器輸出電壓信號(hào)）既分別單獨(dú)輸出，又互相關(guān)聯(lián)互鎖（圖4）。檢測(cè)位移精度高，符合直線加速器的設(shè)計(jì)要求。但電位器在長(zhǎng)時(shí)間使用后容易損壞，有必要購(gòu)置一些相應(yīng)型號(hào)的電位器備用，以便快速修復(fù)。

圖4 Gantry旋轉(zhuǎn)標(biāo)準(zhǔn)同步電路ICCA（AREA 72）

4 討論與總結(jié)

余文軍等[5]、趙明軍[6]、陳永東[7]和鐘青松[8]的研究所述故障現(xiàn)象均為出現(xiàn)單個(gè)故障代碼，可在維修時(shí)根據(jù)代碼提示，維修方向比較明確。鄭旭海[2]、胡彧等[11]、龔睿[12]的研究提供的案例均為電位器故障。以上案例與此文分析的兩故障相比，表象相似，實(shí)際故障原因卻大相徑庭。另外，隨著設(shè)備使用時(shí)間的累加，許多消耗性易損件引起的故障接踵而至，所以在平時(shí)常規(guī)保養(yǎng)時(shí)要仔細(xì)全面，提前發(fā)現(xiàn)故障隱患并消除。

我院是一所縣級(jí)綜合性三甲醫(yī)院，放療科的放療設(shè)備少，放療患者多，供求矛盾非常突出。在現(xiàn)有的條件下，為保證直線加速器較高開機(jī)率，需要做好以下三個(gè)方面：

（1）經(jīng)常檢查相關(guān)環(huán)境指標(biāo)。設(shè)備對(duì)周圍環(huán)境較敏感，溫濕度、水流、灰塵顆粒物、真空度的變化都會(huì)對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)有較大影響[15]。運(yùn)動(dòng)部件在長(zhǎng)年使用后都會(huì)產(chǎn)生生銹、積灰以及塞澀等現(xiàn)象，也會(huì)對(duì)機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生很大的不利影響。所以，必須經(jīng)常檢查相關(guān)環(huán)境指標(biāo)，尤其是地處長(zhǎng)江以南的單位，梅雨季節(jié)應(yīng)特別注意保持環(huán)境濕度在正常范圍。

（2）執(zhí)行使用科室、管理科室及廠家的三級(jí)保養(yǎng)制度。制定完善的保養(yǎng)計(jì)劃，在規(guī)定的時(shí)間節(jié)點(diǎn)對(duì)直線加速器的規(guī)定科目進(jìn)行保養(yǎng)[16-17]。

（3） 掌握經(jīng)典案例。在維修上，利用好設(shè)備的維修手冊(cè)、保養(yǎng)手冊(cè)、電路原理圖、歷年的維修案例以及相關(guān)專業(yè)雜志上的案例分享[18]。以安全和時(shí)效為核心要素，采用自主維修和廠家全保服務(wù)相結(jié)合，更能保證維修技術(shù)的可靠性。做好以上三個(gè)方面，可更好地為醫(yī)院的放療工作保駕護(hù)航。